EP1409226A1 - Hohlkörper mit see/insel-struktur der verschweissung - Google Patents

Hohlkörper mit see/insel-struktur der verschweissung

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EP1409226A1
EP1409226A1 EP02730278A EP02730278A EP1409226A1 EP 1409226 A1 EP1409226 A1 EP 1409226A1 EP 02730278 A EP02730278 A EP 02730278A EP 02730278 A EP02730278 A EP 02730278A EP 1409226 A1 EP1409226 A1 EP 1409226A1
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EP
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compressed air
molds
hollow body
half molds
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Oliver Kleint
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Polytec Automotive GmbH and Co KG
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Findlay Industries Deutschland GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
    • B29C49/06905—Using combined techniques for making the preform
    • B29C49/0691—Using combined techniques for making the preform using sheet like material, e.g. sheet blow-moulding from joined sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3005—Body finishings

Definitions

  • the invention relates to hollow bodies made of thermoplastic material for the automotive sector and a method for their production.
  • EP 0 514 616 B1 relates to a process for producing hollow bodies from a thermoplastic material, the process comprising the following steps: a) heating at least two sheets of a thermoplastic material to their plasticizing temperature, b) inserting the plasticized sheets one above the other between half-shapes of at least one of which is provided with a multiplicity of cavities which are connected to one another via a network of channels, c) closing the half-molds and applying a compressive force outside the cavities to the panels, the compressive force being generated by the mechanical compression of the half-molds, to join the mating parts of the panels together and heat weld them, d) forming a plurality of hollow areas in accordance with the cavities by injecting a fluid between the panels under a pressure sufficient to counter at least one panel to press the wall of the cavities so that the panels are subjected to a molding force generated by the fluid in accordance with the cavities, e) cooling and curing the hollow body by contact with the walls of the half molds, and f
  • EP 0 103 1404 A2 relates to a similar method.
  • the object of the present invention is to provide hollow bodies made of thermoplastic material for the automotive sector, which are characterized by an improvement in the optical component quality.
  • hollow bodies made of thermoplastic material for automobile construction from two panels 1, 2 with one or more inlet openings in panel 2 facing away from the visible side, namely a structural component with a load-bearing and impact-resistant functional property, selected from the trunk covering, trunk floor , Door trim, parcel shelf, load compartment cover, pillar trim, rear seat trim, backrest cover,
  • Glove box cover, knee protection or instrument panel available through - a) heating at least two sheets 1.2 made of polypropylene, glass fiber reinforced acrylonitrile butadiene styrene (ABS), wood flour filled polypropylene with natural fiber reinforced or natural fiber reinforced polypropylene with a layer thickness of 0.8 to 3.5 mm each on it plasticizing
  • Compressed air sufficient to at least press the sheet against the half mold 4 so that the sheets 1, 2 in accordance with the
  • Half molds 3, 4 are subjected to a molding force
  • the air channels of the half mold 4 and the plate 2 have diameters in the range from 1 to 3 mm.
  • the area ratio of welded to non-welded areas of the panels 1, 2 is preferably 0.2 to 1 to 5 to 1, in particular 0.5 to 1 to 2 to 1 area units in the sense of the present invention.
  • the area of the welded sheets varies depending on the desired degree of rigidity of the molded parts. A high one The degree of welding will accordingly result in greater stiffness of the hollow body.
  • Fig. 1 the two plates 1, 2 are shown between the half-shapes 3, 4.
  • the half mold 4 has no cavities in the sense of the prior art, but rather raised domes. Accordingly, the channels for distributing the fluid mentioned in the prior art are not necessary since the compressed air can circulate in the entire cavity around the domes.
  • 3 shows the plasticization of the panels 1, 2, the panel 2 essentially adapting to the outer shape of the semi-mold 4.
  • 3 further shows the injection opening 5 for introducing compressed air into the cavity between the panels 1, 2. With this injection nozzle it is possible to inject compressed air under high pressure and thus to form the cavities.
  • compressed air is preferably used as the medium, but in principle other gaseous or liquid media can also be used.
  • the domes are shown in a side view.
  • the ratio of the welded to the non-welded surfaces of the panels 1, 2 can be seen in FIG. 3 along the section line AA. Along this surface it can also be seen that the geometry of Table 2 corresponds to a sea / island structure. The islands correspond to the surfaces of the domes welded to Table 1. 4 shows the half-shape 4 and the associated domes (6a, 6b, 6c, 6d). The compressed air can circulate past the domes within the hollow body, so that no channels are required.
  • FIG. 5 These channels of the prior art are shown in FIG. 5 with the reference number 8.
  • the half-shape 4 and the cavities (7, 7a, 7b, 7c, 7d) are shown, the channels on the underside of the component being visible as a groove. Due to the grooves on the underside, components obtainable using the state of the art technology would be practically unusable in the automotive sector. With the help of the present invention, however, the underside of the component can be made flat and thus optically responsive.

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Hohlkörper (1,2) aus thermoplastischem Material für den Automobilbereich und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Description

HOHLKOERPER MIT SEE/INSEL-STRUKTUR DER VERSCHWEISSUNG
Gegenstand der Erfindung sind Hohlkörper aus thermoplastischem Material für den Automobilbereich und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die EP 0 514 616 Bl betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus einem thermoplastischen Material, wobei das Verfahren folgende Schritte enthält: a) Erhitzen von zumindest zwei Tafeln aus einem thermoplastischen Material auf ihre Plastifizierungstemperatur, b) Einsetzen der plastifizierten Tafeln übereinander zwischen Halbformen von denen zumindest eine mit einer Vielzahl von Hohlräumen versehen ist, die miteinander über ein Netz von Kanälen in Verbindung stehen, c) Schließen der Halbformen und Aufbringen einer Druckkraft außerhalb der Hohlräume auf die Tafeln, wobei die Druckkraft durch das mechanische Zusammendrücken der Halbformen erzeugt wird, um die zusammenpassenden Teile der Tafeln miteinander zu verbinden und unter Hitze zu verschweißen, d) Ausbilden einer Vielzahl von hohlen Bereichen in Übereinstimmung mit den Hohlräumen, indem zwischen die Tafeln ein Fluid unter einem Druck eingespritzt wird, der ausreicht, um zumindest eine Tafel gegen die Wand der Hohlräume zu drücken, so dass die Tafeln in Übereinstimmung mit den Hohlräumen einer Formkraft unterworfen werden, die mit dem Fluid erzeugt wird, e) Abkühlen und Aushärten des Hohlkörpers durch eine Berührung mit den Wänden der Halbformen, und f) Öffnen der Halbformen und Entnehmen des Hohlkörpers, wobei die Kanäle auf der Trennfläche der Halbformen angeordnet sind und von den Seitenwänden der Hohlräume verlaufen, und dass im Schritt d) zumindest eine Tafel durch den Druck des Fluids gegen die Wände der Kanäle gepresst wird.
EP 0 103 1404 A2 betrifft ein ähnliches Verfahren.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Hohlkörper aus thermoplastischem Material für den Automobilbereich zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine Verbesserung der optischen Bauteilqualität auszeichnen.
Die vorgenannte Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch Hohlkörper aus thermoplastischem Material für den Automobilbau aus zwei Tafeln 1,2 mit einer oder mehreren Einlassöffnungen in der der Sichtseite abgewandten Tafel 2, nämlich ein Strukturbauteil mit tragender und schlagzäher Funktionseigenschaft, ausgewählt aus Kofferraumbelag, Kofferraumboden, Türverkleidung, Hutablage, Laderaumabdeckung, Säulenverkleidung, Rückbankverkleidung, Lehnenabdeckung,
Handschuhkastendeckel, Knieschutz oder Instrumententafel, erhältlich durch - a) Erhitzen von wenigstens zwei Tafeln 1,2 aus Polypropylen, Glasfaser-verstärktem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Holzmehl gefülltem Polypropylen mit Naturfaser verstärkt oder Naturfaserverstärktem Polypropylen mit einer Schichtdicke von jeweils 0,8 bis 3,5 mm auf ihre Plastifizierungstemperatur,
- b) Einsetzen der plastifizierten Tafeln 1,2 übereinander zwischen Halbformen 3,4 von denen wenigstens eine 3 mit einer oder mehreren Druckluftkanälen 5 versehen ist,
- c) Schließen der Halbformen 3,4 und Einblasen von Druckluft durch die Tafel 2 und partielles Verbinden der Tafeln 1,2 unter Hitze durch
Verschweißen, d) Ausbilden einer Vielzahl von hohlen Bereichen in
Übereinstimmung mit den Halbformen 3,4 durch den Druck der
Druckluft, der ausreicht, um zumindest die Tafel gegen die Halbform 4 zu drücken, so dass die Tafeln 1,2 in Übereinstimmung mit den
Halbformen 3,4 einer Formkraft unterworfen werden,
- e) Abkühlen und Aushärten der Tafeln 1,2 durch eine Kühlung der Wände der Halbformen 3,4 und
- f) Öffnen der Halbformen 3,4 und Entnehmen des Hohlkörpers.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Luftkanäle der Halbform 4 und der Tafel 2 Durchmesser im Bereich von 1 bis 3 mm auf.
Das Flächenverhältnis von verschweißten zu nichtverschweißten Flächen der Tafeln 1,2 beträgt vorzugsweise im Sinne der vorliegenden Erfindung 0,2 zu 1 bis 5 zu 1, insbesondere 0,5 zu 1 bis 2 zu 1 Flächeneinheiten. Je nach gewünschtem Steifigkeitsgrad der Formteile variiert der Bereich der verschweißten Tafeln. Ein hoher Verschweißungsgrad wird dementsprechend eine größere Steifigkeit des Hohlkörpers ergeben.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht in dem Verfahren zur Herstellung der genannten Hohlkörper durch
- a) Erhitzen von wenigstens zwei Tafeln 1,2 aus Polypropylen, Glasfaser-verstärktem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Holzmehl gefülltem Polypropylen mit Naturfaser verstärkt oder Naturfaserverstärktem Polypropylen mit einer Schichtdicke von jeweils 0,8 bis 3,5 mm auf ihre Plastifizierungstemperatur,
- b) Einsetzen der plastifizierten Tafeln 1,2 übereinander zwischen Halbformen 3,4 von denen wenigstens eine 3 mit einer oder mehreren Druckluftkanälen 5 versehen ist,
- c) Schließen der Halbformen 3,4 und Einblasen von Druckluft durch die Tafel 2 und partielles Verbinden der Tafeln 1,2 unter Hitze durch
Verschweißen, d) Ausbilden einer Vielzahl von hohlen Bereichen in
Übereinstimmung mit den Halbformen 3,4 durch den Druck der
Druckluft, der ausreicht, um zumindest die Tafel 2 gegen die Halbform 4 zu drücken, so dass die Tafeln 1,2 in Übereinstimmung mit den Halbformen 3,4 einer Formkraft unterworfen werden,
- e) Abkühlen und Aushärten der Tafeln 1,2 durch eine Kühlung der Wände der Halbformen 3,4 und/oder gekühlter Druckluft und
- f) Öffnen der Halbformen 3,4 und Entnehmen des Hohlkörpers.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es beispielsweise auch möglich, leichte Trägermaterialien anschließend mit Dekorschichten zu versehen. Der Umbug der Dekorschicht um 90 ° und der Zuschnitt erfolgt in einem dem Verfahren in der Regel vorgeschalteten Arbeitsgang. In der Fig. 1 werden die beiden Tafeln 1,2 zwischen den Halbformen 3,4 dargestellt. Die Halbform 4 weist keine Hohlräume im Sinne des Standes der Technik, sondern erhabene Dome auf. Demgemäss sind die im Stand der Technik erwähnten Kanäle zur Verteilung des Fluids nicht erforderlich, da die Druckluft im gesamten Hohlraum um die Dome zirkulieren kann.
Die Fig. 2 zeigt die Seitenansicht der beiden Tafeln 1,2 zwischen den Halbformen 3,4 vor der Plastifizierung.
In der Fig. 3 ist die Plastifizierung der Tafeln 1,2 dargestellt, wobei sich die Tafel 2 im wesentlichen der äußeren Form der Halbform 4 anpasst. In der Fig. 3 weiter dargestellt ist die Einblasöffnung 5 zum Einbringen von Druckluft in den Hohlraum zwischen den Tafeln 1,2. Mit dieser Einblasdüse ist es möglich, Druckluft unter hohem Druck einzuspritzen und so die Hohlräume auszuformen. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise Druckluft als Medium eingesetzt, jedoch sind prinzipiell auch andere gasförmige oder flüssige Medien einsetzbar. In der Fig. 3 sind die Dome in der Seitenansicht dargestellt.
In der Fig. 3 ist entlang der Schnittlinie A-A das Verhältnis der verschweißten zu nichtverschweißten Flächen der Tafeln 1,2 erkennbar. Entlang dieser Fläche ist weiterhin erkennbar, dass die Geometrie der Tafel 2 einer See-/Insel-Struktur entspricht. Die Inseln entsprechen dabei den mit der Tafel 1 verschweißten Oberflächen der Dome. In der Fig. 4 werden die Halbform 4 und die dazugehörigen Dome (6a,6b,6c,6d) dargestellt. Die Druckluft kann an den Domen vorbei innerhalb des Hohlkörpers zirkulieren, so dass keine Kanäle erforderlich sind.
Diese Kanäle des Standes der Technik sind in der Fig. 5 mit den Bezugszeichen 8 dargestellt. Hier wird erneut die Halbform 4 und die Hohlräume (7,7a,7b,7c,7d) dargestellt, wobei die Kanäle auf der Bauteilunterseite als Rille sichtbar sind. Bedingt durch die Rillen der Unterseite wären Bauteile erhältlich nach dem Verfahren des Standes der Technik im Automobilsektor praktisch nicht einsetzbar. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Bauteilunterseite eben und somit optisch ansprechbar gestaltet werden.
Das Abkühlen und Aushärten der Tafeln 1,2 erfolgt beim Stand der Technik ausschließlich über den Kontakt mit den temperierten Formhälften. Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise Anschluss an die Ausformung der hohlen Bereiche durch Anlegen von Druckluft diese hohlen Bereiche mit extrem gekühlter Luft (-35 °C) gespült, um die Abkühlung der Tafeln zu beschleunigen und so die Zykluszeiten zu verkürzen. Ein Abkühlung der Halbform 3,4 ist nicht unbedingt erforderlich.
Bezuqszeichenliste
1 = Tafel
2 = Tafel
3 = obere Halbform
4 = untere Halbform
5 = Einblasöffnung
6, 6a, 6b .... = Dom
7, 7a, 7b, 7c ... .. = Hohlraum
8, 8a... = Hohlraumverbindungskana

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hohlkörper aus thermoplastischem Material für den Automobilbau aus zwei Tafeln (1,2) mit einer oder mehreren Einlassöffnungen in der der Sichtseite abgewandten Tafel (2), nämlich ein Strukturbauteil mit tragender und schlagzäher Funktionseigenschaft, ausgewählt aus Kofferraumbelag,
Kofferraumboden, Türverkleidung, Hutablage, Laderaumabdeckung, Säulenverkleidung, Rückbankverkleidung, Lehnenabdeckung,
Handschuhkastendeckel, Knieschutz oder Instrumententafel, erhältlich durch
- a) Erhitzen von wenigstens zwei Tafeln (1,2) aus Polypropylen, Glasfaser-verstärktem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Holzmehl gefülltem Polypropylen mit Naturfaser verstärkt oder Naturfaserverstärktem Polypropylen mit einer Schichtdicke von jeweils 0,8 bis 3,5 mm auf ihre Plastifizierungstemperatur,
- b) Einsetzen der plastifizierten Tafeln (1, 2) übereinander zwischen Halbformen (3,4) von denen wenigstens eine (3) mit einer oder mehreren Druckluftkanälen (5) versehen ist,
- c) Schließen der Halbformen (3,4) und Einblasen von Druckluft durch die Tafel (2) und partielles Verbinden der Tafeln (1,2) unter Hitze durch Verschweißen, d) Ausbilden einer Vielzahl von hohlen Bereichen in Übereinstimmung mit den Halbformen (3,4) durch den Druck der Druckluft, der ausreicht, um zumindest die Tafel (2) gegen die Halbform (4) zu drücken, so dass die Tafeln (1,2) in Übereinstimmung mit den Halbformen (3,4) einer Formkraft unterworfen werden, - e) Abkühlen und Aushärten der Tafeln (1,2) durch eine Kühlung der Wände der Halbformen (3,4) und/oder gekühlter Druckluft und
- f) Öffnen der Halbformen (3,4) und Entnehmen des Hohlkörpers.
2. Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanäle (5) der Halbform (4) und/oder der Tafel (2) Durchmesser im Bereich von 1 bis 3 mm aufweisen.
3. Hohlkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenverhältnis von verschweißter zu nichtverschweißter Fläche den Tafeln (1,2) 0,2 zu 1 bis 5 zu 1, insbesondere 0,5 zu 1 bis 2 zu 1 beträgt.
4. Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Tafel (2) einer See-/Insel- Struktur entspricht.
5. Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durch
- a) Erhitzen von wenigstens zwei Tafeln (1,2) aus Polypropylen, Glasfaser-verstärktem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Holzmehl gefülltem Polypropylen mit Naturfaser verstärkt oder Naturfaserverstärktem Polypropylen mit einer Schichtdicke von jeweils 0,8 bis 3,5 mm auf ihre Plastifizierungstemperatur,
- b) Einsetzen der plastifizierten Tafeln (1, 2) übereinander zwischen Halbformen (3,4) von denen wenigstens eine (3) mit einer oder mehreren Druckluftkanälen (5) versehen ist, - c) Schließen der Halbformen (3,4) und Einblasen von Druckluft durch die Tafel (2) und partielles Verbinden der Tafeln (1,2) unter Hitze durch Verschweißen, d) Ausbilden einer Vielzahl von hohlen Bereichen in Übereinstimmung mit den Halbformen (3,4) durch den Druck der Druckluft, der ausreicht, um zumindest die Tafel (2) gegen die Halbform (4) zu drücken, so dass die Tafeln (1,2) in Übereinstimmung mit den Halbformen (3,4) einer Formkraft unterworfen werden, - e) Abkühlen und Aushärten der Tafeln (1,2) durch eine Kühlung der Wände der Halbformen (3,4) und
- f) Öffnen der Halbformen (3,4) und Entnehmen des Hohlkörpers.
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